[發(fā)明專利]一種替代負載儀的設計方法及其測試工具

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510029896.0
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104569857A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 吳福寬;武寧
• 申請（專利權(quán)）人: 浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 姜明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及DC電源測試儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種替代負載儀的設計方法及其測試工具。

背景技術(shù)

DC電源即直流電源，是維持電路中形成穩(wěn)恒電流的裝置。直流電源有正、負兩個電極，正極的電位高，負極的電位低，當兩個電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負極的電流。

單靠水位高低之差不能維持穩(wěn)恒的水流，而借助于水泵持續(xù)地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩(wěn)恒的水流。與此類似，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場不能維持穩(wěn)恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用（簡稱為“非靜電力”）使正電荷由電位較低的負極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處，以維持兩個電極之間的電位差，從而形成穩(wěn)恒的電流。因此，直流電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能供給電路，以維持電流的穩(wěn)恒流動。

直流電源中的非靜電力是由負極指向正極的。當直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路），由于電場力的推動，形成由正極到負極的電流。而在電源內(nèi)部（內(nèi)電路），非靜電力的作用則使電流由負極流到正極，從而使電荷的流動形成閉合的循環(huán)。

在目前的DC電源測試中，電子負載儀是必不可少的測試設備之一。現(xiàn)有的負載儀普遍存在體積龐大，價格高昂等難題。目前的負載儀只能做到2.5A/us的拉載能力，距離目前主板上的核心電子設備器件要求500A/us的要求相差甚遠。因此，目前的電源工程師只能通過理論計算來匹配設計的需求，而無法通過實際的測試驗證設計的正確性，這對產(chǎn)品設計質(zhì)量帶來了很大的隱患和風險。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上問題，本發(fā)明提出一種替代負載儀的設計方法。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是目前傳統(tǒng)的負載儀已經(jīng)不能滿足服務器主板上要求達到的500A/us以上的電流變化速率，以及負載儀設備體積龐大，價格昂貴的問題。提出了一種通過信號發(fā)生器控制場效應管的開關(guān)程度來實現(xiàn)電流大小變化拉載的方法，從而實現(xiàn)對目前負載儀的替代。

本發(fā)明的主要思想是：通過信號發(fā)生器控制場效應管的開關(guān)程度來實現(xiàn)電流大小變化拉載的方法。拉載電流的大小取決于信號發(fā)生器的脈寬頻率和脈寬寬度。這樣既滿足了目前服務器核心電子設備要求的高電流要求，也能通過調(diào)制信號發(fā)生器實現(xiàn)拉載電流大小的快速可調(diào)。

可以通過調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的脈寬頻率和脈寬寬度來滿足更高電流變化斜率的測試要求（比如：常見的電子負載最大電流變化斜率為2.5A/us，本發(fā)明提出的方法可根據(jù)需要，靈活設置）。

本發(fā)明還提出一種替代負載儀的測試工具，其結(jié)構(gòu)包括：信號發(fā)生器、放大器、Driver芯片、場效應管。在設計完成后，通過信號發(fā)生器發(fā)出所需要的頻率的PWM信號，信號通過放大器傳輸給Driver芯片，Driver再輸出不同的驅(qū)動電平控制場效應管導通的程度，從而控制場效應管的對地阻抗的大小。根據(jù)U=I*R的公式，即可計算出通過電流的大小。

備注：

1、要根據(jù)通過的最大電流的大小選擇合適的散熱片，否則容易出現(xiàn)場效應管的燒毀；

2、后續(xù)可根據(jù)需要繼續(xù)完善加入控制開關(guān)，過熱過流保護模塊，從而實現(xiàn)既具有能替代負載儀的功能，同時具備電子負載儀那樣的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是替代負載儀的整體的原理框圖。

具體實施方式

下面參照附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明進一步說明：

所述設計方法的實現(xiàn)過程如下：

1）、根據(jù)需要負載的最大電流值，選擇合適的場效應管。根據(jù)場效應管的規(guī)格書中的參數(shù)，選擇滿足場效應管能滿足在不同開關(guān)頻率下的負載能力，不會出現(xiàn)超負載現(xiàn)象，電流過大的負載，可選用多個場效應管并聯(lián)；

2）、在場效應管的Gate極使用一個可接受PWM信號的控制器，可根據(jù)選擇的場效應管的Gate電壓和接受的頻率范圍來選擇合適的PWM信號的控制器（即場效應管的Driver）；

3）、在PWM控制器之前在放置一個放大器，確保可以把信號發(fā)生器的發(fā)生的波形電平轉(zhuǎn)換成Driver可接受的PWM電平信號；

4）、把前面3項通過PCB的封裝在一起，預留信號發(fā)生器的接入端和場效應管的S極和D極，分別做拉載時的正極和負極；

5）、根據(jù)拉載的大小選擇合適的散熱片，放置在場效應管上，以防止系統(tǒng)過熱。